机械设计项目说明指导书.doc

山东大学

机械设计基础课程设计
设计计算说明书

院系 材料科学和工程学院
年级
专业 模具
姓名 薛艳君
学号 00150259
指导老师 陆萍

12月24号

目 录

一．设计任务及题目………………………………………………1
二．机械传动装置总体设计……………………………………2
三．一般V带设计………………………………………………4
四．齿轮传动设计………………………………………………5
五．轴设计计算…………………………………………………9
六．滚动轴承设计………………………………………………15
七．键联接和联轴器设计………………………………………16
八．润滑和密封设计……………………………………………18
九．齿轮结构设计………………………………………………18
十．箱体结构设计………………………………………………19
十一．设计小结……………………………………………………19

一． 设计任务及题目
1. 设计任务
⑴设计说明书 1份
⑵装配图A0 1张
⑶零件图A3 2张
2. 设计题目
类型I
原料车间一运输冷料带式运输机，由电动机经一减速器传动装置带动，该减速传动装置系由单极齿轮减速器配合其它传动件组成。该带式运输机折合每日两班制工作，工作期限5年。设计此传动装置。

题号3
原始数据

运输机主动鼓轮轴输入端转矩 TW/Nm
480
主动鼓轮直径 D/mm
400
运输带速度 vm/ms-1
1.8

课程设计说明书
二．机械传动装置总体设计

1.确定传动方案

⑴电动机同时转速选1500r/min
⑵初估总传动比 i
工作机输入转速

⑶确定传动系统由带，齿轮，链传动组成，平面简图以下所表示：

2.选择电动机
⑴选择电动机类型
选择全封闭自扇冷式笼型Y系列异步电动机
⑵确定电动机型号
①工作机输入功率计算

②电动机所需输出功率P0计算

nw=85.944r/min

PW=4.32Kw

课程设计说明书

③确定电动机型号

E=80mm
3.传动装置总传动比计算及其分配
⑴计算总传动比
⑵分配传动比 取

4.传动装置运动参数和动力参数计算
⑴各轴输入功率
P0=P电=5.16Kw
P1= P0
PIII= PII
⑵各轴转速
n0=nm=1440r/min
nI=
nII=
⑶各轴输入转矩

P0=5.16Kw
PI=4.90Kw
PII=4.71Kw

n0=1440r/min
nI=720 r/min
nII=175.61r/min

课程设计说明书

轴号
参数
I
II
III
输入功率/Kw
5.16
4.90
4.71
转速/r*min-1
1440
720
175.61
输入转矩/N*m
34.22
64.99
245.81

三．一般V带设计
1.确定计算功率，选择一般V带型号
⑴计算功率Pc
工作机为带式运输机,电动机为一般笼型异步电动机
查表13-6得：
⑵选择带型号
依据查图13-12得：
选择一般V带A型号，且
2.确定带轮基准直径
⑴选择小带轮基准直径
查表13-4得：
由表13-5，13-7及图13-12得：
⑵确定大带轮基准直径

因带轮直径应圆整成整数，故依据表13-7得
3.验算带速

因为带速在5~25m/s范围内，所以带速适宜。

课程设计说明书
4.确定中心距和带长
初步确定中心距a0,即
初定V带基准长度

由表13-2选择靠近基准长度
实际中心距为
5.验算小带轮包角
故包角符合要求
6.确定V带根数
⑴由表13-5查得

⑵由式（13-22）得
其中传动比
由表13-9得 由表13-8得
则 ⑶由表13-10得由表13-2得,则V带根数

课程设计说明书
取z=4根，大带轮结构以下图所表示

7.计算张紧力F0
由表13-1查得 q=0.10kg/m

8.计算作用在轴上压轴力Q
由式（13-24）

四．齿轮传动设计
闭式斜齿圆柱带轮 取小齿轮齿数为
齿轮按8级精度计算。
齿宽系数
小齿轮选择45钢，调质处理230HBS,大齿轮选择45钢，正火处理200HBS，载荷平稳，齿轮在轴上作对称部署，工作有中等冲击，单向转动，初设v<3m/s
1. 接触疲惫强度计算
⑴确定小齿轮转矩
齿轮为8级精度调质处理，并初设V<3m/s
由表11-5，取
对于8级精度软齿面齿轮，由表11-9取
齿轮在轴上作对称部署，齿轮系软齿面，由表11-8取
则由图11-7可取 则该斜齿圆柱齿轮传动载荷系数K为

课程设计说明书
⑶
两齿轮均为45钢，查表11-6，取，初设，
则由图11-9可查得节点区域系数，重合度系数
中对斜齿轮可取X=0.9，
则，螺旋角系数由式（11-26）得

⑷计算许用接触应力因大齿轮因为材料硬度和强度较差。接触疲惫强度只要按大齿轮计算即可。大齿轮45钢正火200HBS,由图11-10，取
，按表11-7定失效概率为1%，得大齿轮许用接触应力
⑸计算小齿轮分度圆直径d1
⑹验算速度v

2.确定传动尺寸
⑴确定模数

课程设计说明书

按标准取
⑵确定中心距a

中心距应圆整为整数，取a=156mm
⑶确定螺旋角

⑷确定齿轮分度圆直径

⑸确定齿宽

3.弯曲疲惫强度验算
⑴
小齿轮当量齿数
大齿轮当量齿数
查图11-12，图11-13得：
重合度系数因已知

课程设计说明书
由式（11-24）得
螺旋角系数由式（11-27）得
⑵计算许用弯曲应力
小齿轮45钢调质230HBS，查图11-14得：
大齿轮45钢调质200HBS，查图11-14得：
因，查图11-15，可取尺寸系数，失效概率为1%。查表11-7得：安全系数
计算许用弯曲应力
⑶验算弯曲疲惫强度

该对齿轮传动弯曲疲惫强度已足够

参数
mn
z1
z2
d1
d2
b1
b2
结果
2
30
123
61.176
250.824
70
65
da1
da2

a
df1
df2
精度
65.176
254.824
11.25470
156.42
56.176
245.824
8级

课程设计说明书
五．轴设计计算
A轴I设计
1. 选择轴材料，确定许用应力
选择45钢调质处理，由表15-1查得硬度为217~255HBS.
抗拉强度，查表15-3得其许用弯曲正应力

2. 轴长估算
带轮计算中，由表13-11得：
F取50~55mm

3. 按弯矩合成强度计算
⑴画轴空间受力简图(a)

⑵作水平面弯矩MH 图（b）
求支座反力

课程设计说明书
截面A处弯矩为:

截面C处左侧弯矩为：

截面C处右侧弯矩为：

⑶作垂直面弯矩图（c）
求支座反力

截面C处弯矩为：

⑷作合成弯矩图（d）
截面C左侧合成弯矩：

截面C右侧合成弯矩：

⑸作转矩T图（e）

⑹作当量弯矩Me 图（f）
因单向传动，可认为转矩为脉动循环改变，故校正系数
，则危险面A处当量弯矩为

课程设计说明书
危险截面C处当量弯矩为：

危险截面D处当量弯矩为：

⑺.计算危险截面处轴径
截面D处直径

因D处有键槽，故将直径加大5%，即
截面A处直径

同理，直径应放大5%，即
截面C处直径

同理，直径应放大5%，即

4.轴结构设计
⑴确定轴上零件位置及固定方法
因为单级齿轮减速器，故齿轮位置在箱体内壁中央，轴承对称部署在齿轮两边，轴外伸端安装带轮。
对称靠轴环和封油环实现轴向定位和轴向固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠封油环实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定，轴两端经过轴承盖实现轴向定位。带轮靠轴肩，平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位。
⑵确定轴各段直径
由计算所得危险截面处最小直径及定位和非定位轴肩等各轴段结构强度要求进行初步设计。
⑶绘制轴结构草图如后图所表示

课程设计说明书
B．轴II设计
1.选择轴材料，确定许用应力
选择45钢调质处理，由表15-1查得硬度为217~255HBS.
抗拉强度，查表15-3得其许用弯曲正应力

2.按弯矩合成强度计算
⑴画轴空间受力简图（a）
依据作用力和反作用力相等

⑵作水平面内弯矩MH 图（b）
求支座反力

截面C左侧弯矩
截面C右侧弯矩
⑶作垂直面内弯矩MV 图（c）
求支座反力
截面C处弯矩为 :

⑷作合成弯矩M图（d）
截面C左侧合成弯矩为：

截面C右侧合成弯矩为：

⑸作转矩T图（e）

课程设计说明书
⑹作当量弯矩Me 图（f）
因单向传动，可认为转矩为脉动循环改变，故校正系数
，
则危险面C处当量弯矩为

危险截面B,D

⑺计算危险截面处轴径
由式（15-4）
截面C处直径

因C处有键槽，故将直径加大5%，即
截面B,D处直径

同理，直径应放大5%，即

3.轴结构设计
⑴确定轴上零件位置及固定方法
因为单级齿轮减速器，故齿轮位置在箱体内壁中央，轴承对称部署在齿轮两边，轴外伸端安装带轮。
对称靠轴环和封油环实现轴向定位和轴向固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠封油环实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定，轴两端经过轴承盖实现轴向定位。带轮靠轴肩，平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位。
⑵确定轴各段直径
由计算所得危险截面处最小直径及定位和非定位轴肩等各轴段结构强度要求进行初步设计。
⑶绘制轴结构草图如后图所表示

课程设计说明书

六：滚动轴承设计
轴I 选择深沟球轴承
⑴先求出当量动负荷Pr
轴向力Fa=442.808N
径向力

暂取，则e=0.22
因
由表17-8得

因为作为计算依据
⑵计算所需径向基础额定动负荷，由式（17-4）得

⑶选择轴承型号
查手册选得6209轴承，其

课程设计说明书
轴II，选择深沟球轴承
⑴⑴先求出当量动负荷Pr
轴向力Fa=442.808N
径向力

暂取，则e=0.22
因
由表17-8得

因为作为计算依据
⑵计算所需径向基础额定动负荷，由式（17-4）得

⑶选择轴承型号
查手册选得6209轴承，其

课程设计说明书
七．键联接和联轴器设计
1.轴和大带轮键联接
⑴选类型
A型 一般平键
⑵带轮处轴径d=30mm,查表10-10得b=8mm,h=7mm
因为B=65mm, 轮毂长l=(1.5~2)d 取l=55mm
键长=毂长-（5~10）mm 取键长L=45mm
实际长度l=L-b=37mm
⑶强度校核
材料为45冈，轻微冲击，查表10-11，许用挤压应力

2.轴和小齿轮

课程设计说明书

课程设计说明书
⑴选类型
C型 一般平键
⑵联轴器处轴径 d=35mm, 查表10-10得：b=10mm,h=8mm
轮毂长 l=60mm,键长=毂长-（5~10）mm
取键长L=50mm
故取键
⑶联轴器选择弹性柱销联轴器 GB5014-85

八．润滑和密封设计
1.齿轮传动采取油润滑，油种类为机械油
（GB443-84）代号为46
2.滚动轴承处采取脂润滑，脂种类为滚珠轴承脂
（SY1514-82）代号为ZGN69-2
3.轴伸出端采取毡圈密封
4.轴承靠箱体内侧用封油环密封
5.箱盖和箱座接合面上涂密封胶或水玻璃
6.轴承端盖和箱体接触面处采取一组调整垫片进行密封，检验孔盖处采取垫片进行密封，放油螺塞处采取垫圈进行密封

九．齿轮结构设计
因为齿顶圆直径
故选铸造辐板式齿轮
由表6-6（《机械设计课程设计》P41）得：

课程设计说明书
十．箱体结构设计
由表6-1（《机械设计课程设计》P34）得
下箱座，上箱盖壁厚
下箱座剖分面处凸缘厚度
上箱座剖分面处凸缘厚度
地脚螺栓底脚厚度
箱底座上助厚
地脚螺栓通孔直径
地脚螺栓通孔直径
地脚螺栓沉头座直径
地脚凸缘尺寸
地脚螺栓数目 4
轴承旁联接螺栓直径
轴承旁联接螺栓通孔直径
轴承旁联接螺栓沉头座直径
剖分面凸缘尺寸
上下箱联接螺栓直径
上下箱联接螺栓通孔直径
上下箱联接螺栓沉头座直径
、 箱缘尺寸
十一。设计小结
参考资料：
1. 陆萍主编，机械设计基础，济南：山东科学技术出版社，.
2.黄珊秋主编，机械设计课程设计 ，北京：机械工业出版社，1999
3.机械设计常见标准，济南：山东大学机械学院，
4.廖希亮，邵淑玲主编，机械制图，济南：山东科学技术出版社，.

课程设计说明书